RU131792U1

RU131792U1 - Oscillator-Turbulator

Info

Publication number: RU131792U1
Application number: RU2013114506/03U
Authority: RU
Inventors: Лилия Булатовна Хузина; Шамиль Халилович Фахрутдинов; Александр Владимирович Еромасов; Булат Айратович Хузин
Priority date: 2013-04-01
Filing date: 2013-04-01
Publication date: 2013-08-27

Abstract

Осциллятор-турбулизатор, состоящий из корпуса, втулки, установленной в корпусе, клапана, оси, диффузора верхнего, диффузора нижнего, отличающийся тем, что на внешней поверхности корпуса выполнены винтовые линии - пазы, с возможностью создания турбулентного режима движения жидкости и повышения степени выноса шлама буровым раствором, а клапан выполнен с возможностью продольного перемещения вокруг оси, при этом верхний конец клапана выполнен в виде лопасти, а нижний утолщенный конец связан с осью, при этом на ребрах лопасти выточены выемки с возможностью создания колебательных движений.Oscillator-turbulator, consisting of a housing, a sleeve installed in the housing, a valve, an axis, an upper diffuser, a lower diffuser, characterized in that helical lines — grooves — are made on the outer surface of the housing, with the possibility of creating a turbulent regime of fluid movement and increasing the degree of sludge removal drilling fluid, and the valve is made with the possibility of longitudinal movement around the axis, while the upper end of the valve is made in the form of a blade, and the lower thickened end is connected with the axis, while recesses are made on the edges of the blade with the ability to create oscillatory movements.

Description

Полезная модель относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к скважинному оборудованию и направлена на совершенствование и повышение эффективности бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин со сложными горно-геологическими условиями.The utility model relates to the field of oil and gas industry, namely to downhole equipment and is aimed at improving and increasing the efficiency of drilling directional and horizontal wells with complex mining and geological conditions.

Известны различные конструкции виброусилителей: с трехлопастным гидроприводом, с перекидным клапаном, с регулируемой динамикой, с гидравлическим усилителем (Б.З.Султанов, М.С.Габдрахимов, P.P.Сафиуллин, А.С.Галеев. «Техника управления динамикой бурильного инструмента при проводке глубоких скважин». - М., Недра, 1997, - 109 с., 116 с., 129 с., 131 с.).Various designs of vibration amplifiers are known: with a three-blade hydraulic actuator, with a butterfly valve, with adjustable dynamics, with a hydraulic amplifier (B.Z. Sultanov, M.S. Gabdrakhimov, PP Safiullin, A. S. Galeev. “Technique for controlling the dynamics of a drilling tool during wiring deep wells. ”- M., Nedra, 1997, - 109 p., 116 p., 129 p., 131 p.).

Они имеют ряд недостатков: сложность клапанных или золотниковых узлов, наличие пружин в клапанных и возвратных узлах, что приводит к быстрому отказу вследствие недолговечности и сложности конструкции.They have several disadvantages: the complexity of valve or spool assemblies, the presence of springs in valve and return assemblies, which leads to rapid failure due to the fragility and complexity of the design.

Известен скважинный вибратор для бурения глубоких скважин (Патент РФ №2241816, E21B 7/24, опубл. 10.12.2004). Вибратор включает корпус, верхний переводник, установленный на оси балансир и седло с проходным отверстием. Корпус имеет выступ, а вибратор снабжен нижним переводником и установленной в корпусе калиброванной втулкой, которая опирается на выступ корпуса. Внутри калиброванной втулки размещен балансир, верхний торец которого выполнен в виде лопасти, а нижний - заодно с тарелкой для обеспечения периодического перекрытия проходного отверстия седла, которое подпружинено и установлено с возможностью ограниченного верхнего осевого перемещения внутри корпуса.Known downhole vibrator for drilling deep wells (RF Patent No. 2241816, E21B 7/24, publ. 10.12.2004). The vibrator includes a housing, an upper sub, a balancer mounted on an axis, and a saddle with a through hole. The housing has a protrusion, and the vibrator is equipped with a lower sub and a calibrated sleeve installed in the housing, which rests on the protrusion of the housing. Inside the calibrated sleeve, a balancer is placed, the upper end of which is made in the form of a blade, and the lower end is at the same time with a plate to provide periodic overlap of the passage opening of the saddle, which is spring-loaded and installed with the possibility of limited upper axial movement inside the housing.

Недостатком данного устройства является недолговечность и сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества деталей.The disadvantage of this device is the fragility and design complexity due to the presence of a large number of parts.

Известен способ снижения коэффициента трения бурильной колонны о стенки скважины (патент РФ №96160, Е21В 7/00 «Скважинный осциллятор», опубл. 20.07.2010, Бюл. №20). Скважинный осциллятор состоит из корпуса, калиброванной втулки, установленной в корпусе, клапана, оси, диффузора верхнего и диффузора нижнего. Через проходной канал струя жидкости попадает на клапанный узел. Под ее действием клапан начинает совершать колебательные движения, наклоняясь то одной, то другой стороной к проходному каналу, в результате чего в определенные моменты времени проходной канал оказывается перекрытым.There is a method of reducing the coefficient of friction of the drill string against the borehole wall (RF patent No. 966160, ЕВВ 7/00 "Downhole oscillator", published on July 20, 2010, Bull. No. 20). The downhole oscillator consists of a body, a calibrated sleeve installed in the body, a valve, an axis, a top diffuser and a bottom diffuser. A liquid stream enters the valve assembly through the passage channel. Under its action, the valve begins to oscillate, leaning one side or the other to the passage channel, as a result of which, at certain points in time, the passage channel is blocked.

Недостатком данного устройства является недостаточный турбулентный режим работы конструкции осциллятора и вследствие этого клапан имеет низкую работоспособность, а при малых подачах бурового раствора может происходить заклинивание клапана, что приводит к аварийным ситуациям.The disadvantage of this device is the insufficient turbulent mode of operation of the oscillator design and, as a result, the valve has a low working capacity, and at low flow rates of the drilling fluid, valve jamming can occur, which leads to emergency situations.

Задачей полезной модели является создание конструкции, которая позволяет усовершенствовать вынос шлама буровым раствором в затрубном пространстве наклонно-направленных и горизонтальных скважин и получение турбулентного режима, способствующего осцилляции колебаний промывочной жидкости, которое создает динамическую нагрузку на долото, и тем самым повышает эффективность работы устройства.The objective of the utility model is to create a design that allows to improve the removal of cuttings by the drilling fluid in the annulus of directional and horizontal wells and to obtain a turbulent regime that promotes oscillation of the wash fluid, which creates a dynamic load on the bit, and thereby increases the efficiency of the device.

Поставленная задача решается предлагаемым осциллятором-турбулизатором.The problem is solved by the proposed oscillator-turbulator.

Осциллятор-турбулизатор снабжен втулкой, внутри которой на оси установлен клапан, а втулка имеет возможность пропуска промывочной жидкости при спуске осциллятора-турбулизатора в скважину.The oscillator-turbulator is equipped with a sleeve, inside of which a valve is installed on the axis, and the sleeve has the ability to pass the flushing fluid when the oscillator-turbulator is lowered into the well.

Осциллятор-турбулизатор состоит из корпуса, втулки, установленной в корпусе, клапана, оси, диффузора верхнего, диффузора нижнего, при этом на внешней поверхности корпуса выполнены винтовые линии (пазы), с возможностью создания турбулентного режима движения жидкости и повышения степени выноса шлама буровым раствором, а клапан выполнен с возможностью продольного перемещения вокруг оси, при этом верхний конец клапана выполнен в виде лопасти, а нижний утолщенный конец связан с осью, при этом на ребрах лопасти выточены выемки с возможностью создания колебательных движений.The oscillator-turbulator consists of a casing, a sleeve installed in the casing, a valve, an axis, an upper diffuser, a lower diffuser, and helical lines (grooves) are made on the outer surface of the casing, with the possibility of creating a turbulent mode of fluid movement and increasing the degree of drilling mud removal and the valve is made with the possibility of longitudinal movement around the axis, while the upper end of the valve is made in the form of a blade, and the lower thickened end is connected with the axis, while recesses are made on the edges of the blade with the possibility of Building of oscillatory motion.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлен общий вид осциллятора-турбулизатора, на фигуре 2 - клапан.The utility model is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the oscillator-turbulator, in figure 2 - valve.

Осциллятор-турбулизатор устанавливается в скважине на компоновке между долотом и винтовым забойным двигателем (ВЗД). Осциллятор-турбулизатор состоит из крышки 1, корпуса 2, с винтовыми пазами 8, выполненными на внешней стороне корпуса 2 для создания турбулентного режима движения жидкости, верхнего диффузора 3, втулки 4, установленной в корпусе 2, клапана 5 с выемками 9, оси 6 для крепления клапана 5 и нижнего диффузора 7. Крышка 1 служит для соединения корпуса 2, верхнего диффузора 3, втулки 4, клапана 5, оси 6, нижнего диффузора 7 в единую конструкцию. Корпус 2 соединяет Осциллятор-турбулизатор с помощью резьбового соединения с долотом (на фигуре не указан), а крышка 1 соединяет Осциллятор-турбулизатор с винтовым забойным двигателем (на фигуре не указан). Осцилляторов-турбулизаторов может быть и несколько, в зависимости от реальных условий проводки скважины.The oscillator-turbulator is installed in the well on the layout between the bit and the downhole screw motor (VZD). The oscillator-turbulator consists of a cover 1, housing 2, with screw grooves 8, made on the outside of the housing 2 to create a turbulent mode of fluid movement, the upper diffuser 3, the sleeve 4 installed in the housing 2, the valve 5 with recesses 9, axis 6 for mounting the valve 5 and the lower diffuser 7. The cover 1 serves to connect the housing 2, the upper diffuser 3, the sleeve 4, the valve 5, the axis 6, the lower diffuser 7 into a single structure. The housing 2 connects the Oscillator-turbulator using a threaded connection with a chisel (not shown in the figure), and the cover 1 connects the Oscillator-turbulator with a downhole screw motor (not shown in the figure). There may be several oscillators-turbulators, depending on the actual conditions of the well’s wiring.

За счет включения в компоновку осциллятора-турбулизатора, создаются малоамплитудные продольные колебания, которые приводят к доведению нагрузки на долото и соответственно к эффективному разрушению горной породы в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах, а наличие на корпусе осциллятора-турбулизатора винтовых линий (пазов) способствует повышению степени выноса шлама буровым раствором в затрубном пространстве скважины.Due to the inclusion in the layout of the oscillator-turbulator, low-amplitude longitudinal vibrations are created, which lead to increasing the load on the bit and, accordingly, to the effective destruction of the rock in directional and horizontal wells, and the presence of helical lines (grooves) on the oscillator-turbulator body increases the degree of removal of mud by the drilling fluid in the annulus of the well.

Осциллятор-турбулизатор работает следующим образом.The oscillator-turbulator operates as follows.

Промывочная жидкость (техническая вода, глинистый раствор, нефтяная эмульсия, раствор кислоты и т.п.) закачивается с поверхности насосными агрегатами и проходит по колонне бурильных труб (на фигуре не указаны) к скважинному осциллятору-турбулизатору (фиг.1). Через проходной канал А струя промывочной жидкости попадает на верхний диффузор 3, который формирует поступление промывочной жидкости из верхнего диффузора 3 во втулку 4. Двигаясь во втулке 4, струя промывочной жидкости поступает на клапан 5 (фиг.2) закрепленный на оси 6, который начинает совершать колебательные движения, наклоняясь то одной, то другой стороной к стенкам втулки 4, а наличие выемок 9, на клапане 5, создает пульсации промывочной жидкости большей амплитуды. В результате чего в определенные моменты времени проходной канал А оказывается перекрытым. Промывочная жидкость после перехода от клапана 5 движется во втулке 4 и далее поступает в нижний диффузор 7, а затем поступает к долоту.Flushing fluid (industrial water, clay, oil emulsion, acid solution, etc.) is pumped from the surface by pumping units and passes through a drill pipe string (not shown in the figure) to the downhole oscillator-turbulator (Fig. 1). Through the passage channel A, the jet of washing liquid enters the upper diffuser 3, which forms the flow of washing liquid from the upper diffuser 3 into the sleeve 4. Moving in the sleeve 4, the jet of washing liquid enters the valve 5 (Fig. 2) fixed on axis 6, which starts make oscillatory movements, leaning either one or the other side to the walls of the sleeve 4, and the presence of recesses 9, on the valve 5, creates pulsations of the washing liquid of greater amplitude. As a result, at certain times, the passage channel A is blocked. The flushing fluid after moving from the valve 5 moves in the sleeve 4 and then enters the lower diffuser 7, and then enters the bit.

Вращение бурильной колонны в значительной мере приводит к повышению качества очистки ствола скважины.The rotation of the drill string significantly improves the quality of cleaning the wellbore.

Во-первых, механическое перемешивание частиц шлама в наклонном стволе выносит шлам, накопившийся в нижней части ствола, в верхнюю часть, где скорость потока выше.Firstly, the mechanical mixing of the sludge particles in an inclined shaft carries the sludge accumulated in the lower part of the barrel to the upper part, where the flow rate is higher.

Во-вторых, вращательное движение подталкивает шлам, находящийся под бурильной колонной, циклически к движущимся частицам промывочной жидкости.Secondly, the rotational movement pushes the sludge located under the drill string, cyclically to the moving particles of drilling fluid.

В третьих, происходит процесс вращения бурильной колонны со взаимодействием восходящего потока, в результате чего совершается переход ламинарного течения бурового раствора к турбулентному, препятствующему оседанию частиц шлама.Thirdly, the process of rotation of the drill string with the interaction of the upward flow, as a result of which the transition of the laminar flow of the drilling fluid to a turbulent one, preventing the sedimentation of particles of the sludge.

. За счет создания винтовых линий (пазов) на корпусе осциллятора-турбулизатора повышается степень выноса шлама буровым раствором и создается турбулентный режим движения жидкости.. Due to the creation of helical lines (grooves) on the housing of the oscillator-turbulator, the degree of removal of the sludge by the drilling fluid increases and a turbulent mode of fluid movement is created.

Таким образом, данная полезная модель приводит к доведению нагрузки на долото в скважине за счет уменьшения трения бурильной колонны о стенки ствола скважины созданием дополнительных продольных виброперемещений колонны бурильных труб.Thus, this utility model leads to increasing the load on the bit in the borehole by reducing friction of the drill string against the borehole wall by creating additional longitudinal vibratory movements of the drill pipe string.

Claims

Oscillator-turbulator, consisting of a housing, a sleeve installed in the housing, a valve, an axis, an upper diffuser, a lower diffuser, characterized in that helical lines — grooves — are made on the outer surface of the housing, with the possibility of creating a turbulent regime of fluid movement and increasing the degree of sludge removal drilling fluid, and the valve is made with the possibility of longitudinal movement around the axis, while the upper end of the valve is made in the form of a blade, and the lower thickened end is connected with the axis, while recesses are made on the edges of the blade with the ability to create oscillatory movements.